Calculadora de hidrógeno verde: producción del electrolizador y coste nivelado (LCOH)

Cómo funciona esta calculadora de hidrógeno verde

El hidrógeno verde se obtiene descomponiendo agua en un electrolizador con electricidad renovable. La física no cambia: cada kilogramo exige como mínimo 39,4 kWh. El coste, en cambio, sí varía. Depende del rendimiento y del precio del electrolizador, de las horas que funciona al año y de lo que cuesta la electricidad. La calculadora pone todos estos factores uno junto a otro:

1. Producción. Potencia del electrolizador × horas de funcionamiento (según el factor de capacidad de tu suministro eléctrico) ÷ consumo específico de energía da los kilogramos al año. La degradación del stack hace subir el consumo a lo largo de su vida, así que la calculadora aplica el valor medio.
2. Recursos. Consumo de agua, oxígeno como subproducto y, en el caso de la SOEC, vapor.
3. Coste nivelado (LCOH). La inversión se anualiza con el factor de recuperación de capital a tu WACC. Las sustituciones de stacks se actualizan a valor presente y también se anualizan. Se suman la operación y mantenimiento fijos, la electricidad, la compresión, el agua y el calor, y el total se divide entre la producción anual.
4. Sensibilidad. Una gráfica del LCOH frente al factor de capacidad con tres precios de la electricidad. Deja ver el equilibrio entre la electricidad intermitente barata y la firme cara mejor que cualquier tabla.

Las fórmulas

Ejemplo resuelto: 10 MW alcalinos con un PPA eólico-solar

Los valores por defecto simulan un electrolizador alcalino de 10 MW (52 kWh/kg cuando es nuevo) alimentado por un suministro híbrido solar y eólico con un factor de capacidad del 55 % a 45 €/MWh:

• funciona unas 4.820 horas equivalentes a plena carga y consume 48 GWh de electricidad;
• con una degradación del 0,12 % por cada 1.000 h, el consumo medio durante la vida de un stack ronda los 54,5 kWh/kg (61 % de rendimiento sobre PCI), lo que da unas 880 toneladas de hidrógeno al año, 2,4 t diarias;
• necesita unos 13.000 m³ de agua y libera 7.000 t de oxígeno;
• con una inversión de 1.600 €/kW, el capex asciende a 16 millones de euros, con una sustitución de stack al cabo de unos 16–17 años;
• LCOH ≈ 4,5 €/kg: electricidad 2,45 €, capital 1,55 €, operación y mantenimiento 0,36 €, sustitución del stack 0,12 € y agua 0,03 € por kg.

Si el hidrógeno se vende a 6 €/kg, el proyecto alcanza un VAN (NPV) positivo de unos 15 millones de euros. Con el preajuste 1 MW PEM con solar, el LCOH supera los 10 €/kg: la escala pequeña, un capex más alto y un factor de capacidad del 22 % lo empujan hacia arriba. El preajuste objetivo 2030 (700 €/kW, 25 €/MWh) muestra el camino hacia los 2 €/kg aproximados que persiguen los responsables políticos.

Cómo leer los resultados

• Producción de hidrógeno: toneladas anuales, media diaria y producción horaria a plena carga.
• LCOH: compáralo con el hidrógeno gris (unos 1–3 por kg), con los precios de las subastas de ayudas o con el valor del combustible que sustituyes. La cifra por MWh (PCI) permite contrastarlo con el gas natural.
• Desglose del LCOH: si domina la electricidad, trabaja sobre el rendimiento y el precio de la energía. Si domina el capital, aumenta la utilización.
• Gráfica de sensibilidad: cada curva cae en picado con factores de capacidad bajos y se aplana por encima del 50–60 %. El mejor punto equilibra una electricidad intermitente más barata con un capital que pasa horas parado.

Valores típicos

Conversiones útiles: 1 kg de H₂ = 33,3 kWh (PCI) = 39,4 kWh (PCS) ≈ 11,1 Nm³; un coche de pila de combustible gasta unos 0,8–1 kg cada 100 km; con una tonelada de hidrógeno se obtienen unas 5,7 t de amoniaco.

Consejos para bajar el LCOH

• Aumenta la utilización. Combinar eólica y solar, o añadir un pequeño apoyo de la red, suele reducir el LCOH aunque suba el precio medio de la electricidad.
• Sobredimensiona las renovables respecto al electrolizador para que pase más horas a plena carga.
• Vende los subproductos. El oxígeno o el calor de baja temperatura recuperado pueden recortar los costes unos cuantos puntos porcentuales.
• Vigila la vida y la degradación del stack. Un stack más duradero puede ahorrarte una costosa sustitución a mitad de vida.
• Cuenta la compresión y el almacenamiento. Entregar el hidrógeno a 350–700 bar o en estado líquido añade 2–12 kWh/kg (introdúcelo en el campo de compresión), más el coste del almacenamiento.
• Simula el propio suministro eléctrico con la calculadora de parques eólicos o la calculadora de paneles solares.

Limitaciones

El modelo supone un factor de capacidad uniforme y un precio de la electricidad constante. El suministro renovable real fluctúa, y la carga mínima, las rampas, el almacenamiento de hidrógeno y las restricciones de entrega reducen la utilización efectiva. Quedan fuera los impuestos, los peajes de red, el terreno, la estructura de financiación, el transporte y las ayudas. Las cifras de capex cambian deprisa y varían mucho entre proveedores y regiones, así que consulta fuentes recientes como el Global Hydrogen Review de la IEA antes de fiarte de un único número.

Método e hipótesis

Inserta esta calculadora

Gratis para blogs, instaladores, centros educativos y ONG. Copia el código de abajo; se actualiza solo.